城市停車場三維地理信息平臺研究與應用

胡章杰,何興富

(重慶市勘測院,重慶 400020)

城市停車場三維地理信息平臺研究與應用

胡章杰?,何興富

(重慶市勘測院,重慶 400020)

三維地理信息的快速發展催生了大量的行業應用,為有效地掌握和管理現有停車場資源,合理利用空余的城市資源補充城區停車場資源的不足,開展城市停車場三維地理信息平臺建設具有重要意義。對此,基于停車場空間普查成果的建模技術應運而生。本文以三維地理信息應用系統開發技術為基礎,結合三維仿真技術的特性,提出了一種空間普查數據自動構建三維停車場粗模的建模技術,并在城市規劃管理等實際工程中進行應用。實踐表明,基于空間普查的建模技術具有方便管理、快速和易于更新等特點。

三維地理信息;空間普查;三維仿真;城市規劃管理

1 引 言

隨著我國城市化進程的加快,城市人口不斷增加,用地規模不斷擴大,隨著近年汽車保有量的快速增長,停車難問題成為制約城市發展的一個重要“瓶頸”。作為具有3000年歷史的古城,重慶在發展進程中新舊城交錯,由于各政府管理部門數據共享不暢,缺少對停車場規劃和管理的統籌銜接,停車場現狀掌握不清,更進一步加劇了“停車難”。另一方面,重慶作為西部典型的山地城市,可利用土地資源不足,城市呈立體發展,需要摸清地下空間利用現狀,以支撐地下空間規劃,加強城市地下空間利用,彌補地面停車資源不足的現狀。

為有效地掌握和管理現有停車場資源,實現新場地的科學選址、審批,以合理利用空余的城市資源補充城區停車場資源的不足,開展城市停車場三維地理信息平臺建設,輔助市政規劃管理開展停車場統籌規劃管理工作,實現三維地理信息技術在規劃管理中更好、更深入地應用具有廣闊的前景[1]。

2 平臺建設

城市停車場三維地理信息平臺的建設目標是:依托城市三維模型數據庫、三維仿真技術及三維數字城市平臺,收集整理地下空間市政普查數據[2],構建城區三維停車場系統,滿足市政規劃管理部門對停車場信息日益增長的需求,輔助市政規劃管理部門進行城區停車場建設的規劃部署,為市政規劃管理提供更直觀、更科學的技術支撐手段。

2.1 建設思路

(1)建立三維停車場數據庫,統一管理停車場三維模型、泊位數等相關信息,為停車場的可視化管理和統計分析提供數據基礎;

(2)依托三維數字城市平臺,開展三維停車場應用系統建設,為面向市政管理部門提供一站式服務;

(3)基于系統強大的空間分析功能,實現輔助停車場規劃選址。綜合軌道交通、城市道路、主城商圈等相關空間數據進行空間查詢、統計、分析,輔助新建停車場的選址布局,實現停車場的合理規劃;

(4)基于系統三維仿真特性,實現對停車場設計方案的輔助審批。包括出入口分析(數量、與周邊道路的關系、視野);通道分析(寬度、坡度);車位分析(間距、面積)等。

2.2 總體設計

城市停車場三維地理信息平臺以三維場景數據為基礎,以統一的應用系統為中心,以分布式的設計系統部署為支撐[3]。系統體系結構可以表示如圖1所示:

三維數據支撐體系為整合系統提供數據支持,并在系統應用過程中實現三維數據快速更新,為后續應用或優化提供具有很高現勢性的數據支持。

數據應用規范體系是三維城市應用系統的基礎,貫穿在三維停車場系統的應用開發過程等環節提供規范支持。

三維城市基礎應用平臺是應用系統的中心,統一部署,分布調用。相關應用單位或部門從平臺統一獲取數據資源,并在此基礎上進行輔助規劃工作。應用的成果,將以三維模型的形式整合到平臺中,作為其他設計內容的參照。

圖1 系統總體架構

城市停車場三維地理信息平臺是規劃應用成果與主城區現狀三維停車場數據庫的中心,也是發布中心。該平臺不僅支持現在停車場作為方案展示、方案對比和方案評審,也可以提供信息查詢、條件查詢、周邊查詢、空間分析等三維空間數據分析功能。

2.3 平臺數據更新

停車場空間數據更新方面,依賴市場機制,通過三維現狀模型覆蓋定期更新、建設工程規劃竣工核實補充更新、測繪成果數據共享等方式,實現主城區停車場空間數據的長效更新。如圖2所示:

圖2 平臺數據更新模式

2.4 平臺功能模塊設計

(1)通用三維GIS模塊:基于重慶市數字城市平臺,調用自主研發的三維底層平臺提供的三維GIS基礎服務實現相關應用,實現三維數據的網絡發布與瀏覽。同時,還包括三維場景基本操作、圖層控制、空間查詢、物體操作等功能。

(2)停車場信息樹模塊:平臺信息樹主要分為兩級節點,車庫項目和車庫所在的行政區域。提供多種模式包括出入口信息的展現,頂視模式和側視模式根據車庫項目的標識定位到車庫實際位置,如果是地下車庫項目,則同時隱藏掉該項目特定范圍內的地上及車庫部分模型,方便展示車庫內部細節結構。該模塊還可以根據車庫項目的標識從數據庫中查找該車庫項目對應的出入口信息,并為每一個出入口設置醒目的方向標志及對應的實際現場照片。

(3)車庫信息查詢模塊:將三維停車場空間數據與各類屬性數據相結合,方便專業技術人員和管理人員對信息數據進行管理和利用。包括屬性查詢、條件查詢、空間查詢和周邊查詢。

(4)車庫信息統計模塊:能夠快速統計指定區域內建成的公共、專用停車場的數量、車位、區域分布、距離分布等統計信息,并以表格、柱狀圖等方式展示,為規劃決策提供數據支持。街道統計,按行政街道分區,查詢區域內的所有地上、地下車庫,并統計車庫、車位數量,生成相應的報表表格和柱狀圖。區域統計,按場景中自定義區域或者通過導入GIS圖層,對相關信息進行統計。距離統計,查詢某POI的周邊的車庫,并按距離進行分段統計。

(5)規劃決策輔助模塊:主要包括出入口視域分析和輔助規劃審批,基于停車場三維模型和設計信息,從空間上分析出入口數量、限寬、限高、坡度、視野及其與周邊道路關系等空間布局特性,評估出入口設置的合理性,并實現對停車場設計方案的輔助審批等應用。

3 關鍵技術研究

在總體設計的技術特征的基礎上,結合三維數字城市技術的思想,本文對三維停車場數字平臺建設的特點進行簡單介紹。該技術的特點是利用已有地下空間普查數據,結合航測內外業以及市政重點規劃竣工資料,充分利用三維技術進行平臺數據與框架的建設。三維停車場數字平臺建設的關鍵技術主要包括以下幾個方面。

3.1 平臺數據加工流程

三維車庫模型數據庫是平臺建設的核心內容,其數據加工流程如圖3所示。

圖3 平臺數據加工流程

圖中,平臺三維車庫模型數據庫以城市地下空間普查數據為基礎,利用數據處理工具自動生成三維車庫粗模,并結合航測技術對車庫數據進行數據分析和采集,同時利用重點項目竣工資料生成三維車庫精細模型。將粗模、簡模和精模三個層級的三維車庫模型進行整合入庫最終形成三維車庫模型數據庫。

3.2 自動構建三維停車場粗模

平臺包含對地下空間普查數據處理工具。將地下空間普查成果EPS數據轉換成為ArcGIS SHP數據,并解析Excel車庫屬性數據,并導入到三維停車場屬性數據庫中。根據地下空間普查數據,及相應的普查規則,基于三維地理信息平臺二次開發生成三維體塊模型,并對三維體塊模型進行分塊組織,停車場粗模分為停車場頂部、側部、底部三部分,方便后續數據組織管理。

充分利用地下空間普查成果,研究地下停車場自動建模方法,實現快速建模。對于普查原始數據中如果沒有提供足夠空間及屬性數據的情況,需要進行進一步的數據收集與處理。圖3反映了利用普查數據進行停車場快速建模的數據要求及過程。

圖4 自動構建三維停車場粗模

3.3 車道與車位分布信息處理

停車場車道與車位分布的原始信息在建設工程的設計階段均進行了充分的設計,須綜合考慮規劃、交通、施工、標準法規等影響因素。目前有少數設計單位在工程項目施工時會采用BIM(Building Information Model)技術來輔助建設工程停車場的建設,在項目竣工完成之后則會有一個建筑模型數據庫,這些數據庫中則會包含車道和車位分布的屬性和幾何信息,我們后期三維應用只需將這些信息進行整合,充分利用已有信息進行應用的深度挖掘。還有大多數設計單位在工程項目施工時并沒用采用BIM技術,這就要求我們必須對施工圖中的車道與車位信息進行提取,包括在CAD中進行二次開發提取關系信息,并進行數據組織與入庫,方便后續應用的調用。車道與車位分布信息數據處理流程如圖5所示。

圖5 車道與車位分布數據處理流程

車道與車位數據分為幾何模型和屬性信息庫,幾何模型信息在三維場景中以車道和車位為單位組織成為單個三維對象,每個模型名稱均為該模型在三維場景中的唯一標識符,三維地理信息平臺通過該標識符完成對車道車位信息的調用,如圖6展示了某商場地下停車場車位車道模型數據。

圖6 車道與車位分布模型

4 應用成果

4.1 三維停車場展現

平臺將直觀的展示地下三維車庫模型與地上建筑物模型的關系,通過該功能可以方便的查看地下車庫層數、車位分布、車道等信息。如圖7所示:

圖7 某酒店項目地下停車場三維模型

圖8 表示某地下停車場出入口,包括出入口限高、限寬、坡度等信息的獲取,平臺中每一個出入口均配置相應的實景圖片。該功能還可以應用于各種應用需求,如視頻攝像頭布控方案選定。

圖8 某地下停車場出入口分析

4.2 平臺分析統計

根據POI興趣點,查詢周邊地上地下停車場在三維場景中的分布[4],并實現快速定位及相關車庫信息查詢。如圖9所示:

圖9 POI周邊查詢

根據所查詢的POI興趣點查詢周邊車位數距離統計圖,方便對城區地下停車場數量分布進行定量統計分析。如圖10所示:

圖10 距離統計

根據停車場出入口的道路分布情況對出入口進行視域動態模擬分析[5],分析出入口分布與路網關系的合理性。如圖11所示為某酒店出入口處車輛行駛過程中的視域分析。

圖11 視域分析

5 結 論

小區停車場管理系統在物業管理領域得到了很好的應用,但將城區所有停車場引入三維地理信息系統中,服務于城市規劃管理還沒有形成很好的應用體系。本文從城市停車場三維地理信息平臺數據和軟件系統兩個方面進行介紹,首先研究了基于多源數據創建停車場粗模、精模的技術方案,然后重點介紹了停車場三維地理信息平臺相關的框架與應用,提高城市規劃管理的水平和效率。今后還可以充分利用地下空間普查數據中其他成果(地下通道),進一步深化應用。

[1] 趙彩.中小城市停車場規劃[J].科技信息(科學教研), 2007(29):365～366.

[2] 陳志龍,孟艷霞.地下停車場系統城市設計[J].工業建筑,2007(S1):59～60+3.

[3] 程民.城市停車信息采集平臺的設計與實現[J].中國科技信息,2011(11):92～93.

[4] 王陳媛,張平,陳志龍等.地下停車場系統布局形態探討[J].地下空間與工程學報,2008(04):615～619.

[5] 胡成勇.城市停車場景觀規劃探討[D].福建:福建農林大學,2011.

Research and Application of 3D City Parks Geographic Information System

Hu Zhangjie,He Xingfu
(Chongqing Survey Institute,Chongqing 400020,China)

The rapid development of 3D geographic information brings a large number of industrial applications,management of existing parking resources to effectively grasp and reasonable utilization of resources,free city added urban parking resources,it's important to construct the city parking 3D Geographic Information System Platform.In this regard, based on the results of the park space survey modeling techniques is developed.In this paper,the development of 3D geographic information system technology,combined with the characteristics of the 3D simulation technology,a new modeling techniques to automatically build a 3D coarse park modes by space survey is developed,and practical engineering applications in urban planning and management.Practice shows that,with easy management,quick and easy to update and other features based on modeling techniques of spatial survey.

3D geographical information;space survey;3D simulation;urban planning and management

2014—01—23

胡章杰(1983—),男,工程師,主要從事3DGIS研發等技術工作。

重慶市應用開發計劃項目(cstc2014yykfB40004)